Исследователи обнаружили, что компоненты внутренних молекулярных часов млекопитающих играют важную роль в регулировании метаболизма углеводов и жиров в организме.
Исследователи демонстрируют роль белков циркадных часов, Bmal1 и Clock, в регуляции уровня глюкозы в крови. Подавление действия этих молекул устраняет суточные колебания уровня глюкозы и триглицеридов. Кроме того, они обнаружили, что мутировавший ген Clock защитил мышей от диабета, вызванного диетами с высоким содержанием жира.
В совокупности эти результаты представляют собой первое молекулярное понимание того, как то, что мы едим, спустя некоторое время может повлиять на обмен веществ.
Главные молекулярные часы у млекопитающих расположены в мозге в области, называемой супрахиазматическим ядром, кластерами нейронов в гипоталамусе. Многие из наших основных показателей, включая температуру тела и уровень гормонов, варьируются в течение дня и ночи. Некоторые из изменений в этих показателях могут быть связаны со сном или бодрствованием и работой, но другие находятся под контролем биохимических часов, которые устанавливаются и сбрасывают ежедневно.
За последние несколько лет исследователи начали понимать, что молекулярные компоненты часов существуют в большинстве, если не во всех тканях организма. Несколько лет назад группа исследователей во главе со старшим автором, доктором медицинских наук, Гарретом Фицджеральдом, обнаружила молекулярные часы в сердце и сосудах и впервые описала, процессы в мозге могут использовать гормоны для управления такими периферийными часами.
В ходе исследований группы было установлено, что многие метаболические гены входят в число примерно 10 процентов всего генома, которые колеблются в активности за 24-часовой период. "Мы были ошеломлены, когда обнаружили, что деактивирующие часовые гены отменяют эту реакцию", - говорит Дэн Рудик, доктор философии.
Пища также является важным фактором, направляющим ежедневные колебания метаболизма и уровня сахара в крови. Таким образом, качество, количество и время приема пищи - все взаимодействует с этим процессом.
Обычно, после еды инсулин уведомляет несколько органов, что нужно поглотить избыток сахара в крови и запасти его как гликоген. И наоборот, когда уровень сахара в крови падает между приемами пищи, глюкагон уведомляет организм о том, что нужно расщепить накопленную энергию, такую как гликоген и жир, выделяющийся в виде глюкозы.
Гены молекулярных часов каким-то образом организуют эту сложную систему. Однако когда этот тщательно отрегулированный сценарий нарушен, возникают всем знакомые заболевания: диабет, когда слишком много сахара; гипогликемия, когда слишком мало сахара.
Более того, исследователи обнаружили, что диета с высоким содержанием жира усиливает колебания уровня сахара в крови в течение суток, что значительно снижает этот эффект. Действительно, мутировавший ген Clock защитил мышей от диабета, вызванного диетами с высоким содержанием жира - моделью диабета второго типа у людей.
Как это работает пока неясно, но исследователи полагают, что часы опосредованно влияют на эффект жирной диеты. "Это говорит о том, что изменение в потреблении жировых калорий может быть использовано для снижения вероятности развития диабета, - говорит Фитц-Джеральд.
Плохие привычки питания и малоподвижный образ жизни связаны с диабетом, высоким содержанием жиров в крови и высоким артериальным давлением, и все это характеризуется эпидемией метаболического синдрома, которая приобретает тревожные масштабы как в развитых, так и в развивающихся странах, говорит Фитц-Джеральд.
Эта работа способствует пониманию физиологического контроля метаболизма и, следовательно, возможностей работы с естественными ритмами организма для борьбы с болезнями.
Если в древности люди питались один раз в день – после удачной охоты, то в настоящее время с каждым годом все больше людей ежедневно употребляют фастфуд, что входит в привычку и становится нормой. Это имеет значение в том, как наш организм реагирует на рацион, состоящий из продуктов с высоким содержанием жира.